DE1125993B - Elektrischer Schalter mit Loeschung des Lichtbogens durch einen vom Lichtbogen selbst erzeugten Druckloeschmittelstrom - Google Patents

Description

Bei elektrischen Schaltern mit Löschung des Lichtbogens durch einen vom Lichtbogen selbst erzeugten Drucklöschmittelstrom ist die Druckerzeugung in der Löschkammer bestimmend für die sichere Wirkungsweise der Lichtbogenlöschung.

Die Druckerzeugung ist einerseits abhängig von der Größe des zu unterbrechenden Stromes und anderseits von der Erwärmung des Löschmittelvolumens durch den Lichtbogen, wobei die Lichtbogenlänge den Druckanstieg wesentlich beeinflußt.

Der Druckanstieg und die Zeit des Druckanstieges sind aber für den Löschvorgang, der sich innerhalb von einer bis höchstens zwei Stromhalbperioden beenden soll, von größter Bedeutung.

Bei Schaltern mit Löschung des Lichtbogens durch einen fremderzeugten Druckgasstrom (Kompressor usw.) besteht dieses Problem nicht, da diesem vor der Kontakttrennung das Drucklöschmittel schon zur Verfügung steht.

Es sind Schalter mit Mehrfachunterbrechung bekannt, bei denen mehrere Stiftkontakte mehrere Festkontakte verbinden und mehrere Teillichtbögen zu gleicher Zeit gezogen werden, wobei das Löschmittel an jede Unterbrechungsstelle an die dort brennenden Lichtbögen hingeführt wird.

Zur Erzeugung einer günstigen Drucksteigerung sind Schalter mit zwei hintereinanderliegenden Unterbrechungsstellen bekannt, wobei der Lichtbogen an der einen Unterbrechungsstelle zur Druckerzeugung und der andere Lichtbogen zur Löschung gezogen wird. Um einen entsprechend langen druckerzeugenden Lichtbogen zu ziehen, ist teilweise eine sehr große Schaltstiftbewegung notwendig. Der Antriebmechanismus eines solchen Schalters muß entsprechend aufgebaut sein, wodurch die Kosten des Schalters erhöht werden.

Ferner sind noch Schalter bekannt, bei denen mehrere Lichtbögen zur Druckerzeugung gezogen werden und dieses erzeugte Löschmittel zur Löschung eines an der Löschstelle gezogenen Lichtbogens dient. Zu diesem Zweck sind mehrere Unterbrechungsstellen vorgesehen, an welchen zuerst gleichzeitig mehrere Lichtbögen von unbegrenzter Länge gezogen werden, wonach dann der mit den druckerzeugenden Lichtbögen in Serie liegende Löschlichtbogen gezogen wird. Der konstruktive Aufbau eines solchen Schalters ist sehr umständlich.

Um bei Schaltern mit Löschung des Lichtbogens durch einen vom Lichtbogen selbst erzeugten Löschmittelstrom schon vor dem Löschvorgang ein unter dem notwendigen Druck stehendes Löschmittel in genügender Weise in der Löschkammer vorrätig zu

mit Löschung des Lichtbogens

durch einen vom Lichtbogen selbst

erzeugten Drucklöschmittelstrom

Anmelder:

Emil Lange,

Ville d'Avray, Seine-et-Oise (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Schomerus, Patentanwalt. Hannover, Theaterstr. 2

Emil Lange, Ville d'Avray, Seine-et-Oise

(Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

haben, wobei der Aufbau des Schalters sehr einfach ist und die Nachteile der bekannten Schalter nicht bestehen, wird die erfindungsgemäße folgende Einrichtung beschrieben.

Die Erfindung besteht darin, daß die Nebenkontaktstellen innerhalb der Schaltkammer derart angeordnet sind, daß während der Ausschaltbewegung die einzelnen Unterbrechungslichtbögen in einen einzigen Lichtbogen übergeführt werden und vor den beiden Ausströmöffnungen je eine an der Stromführung nicht beteiligte Löschelektrode derart angeordnet ist, daß durch die Ausschaltbewegung der gemeinsame Unterbrechungslichtbogen auf die Löschelektrode übergeführt und gelöscht wird. Der bewegliche Nebenkontakt besteht aus drei oder mehreren Kontaktstiften, wobei die festen Nebenkontakte derart unter Federdruck stehen, daß sie während der Ausschaltbewegung den beweglichen Kontaktstiften bis zu einem Anschlag nachfolgen. Es ist vorteilhaft, wenn der Träger der beweglichen Nebenkontakte an seiner Oberfläche aus einem elektrischen Halbleiter besteht, der den Überschlag des zwischen den Kontaktstiften brennenden Lichtbogens begünstigt. Der Einfachheit halber sind die bewegten Nebenkontakte mit dem beweglichen Hauptkontakt derart verbunden, daß sie gemeinsam mit ihm bewegt werden. Vorteilhaft sind die Ausströmöffnungen in bekannter Weise durch ein Ventil zur Steuerung des austretenden Löschmittels abgeschlossen.

209 520/318

Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel eines Schalters der Erfindung mit Löschung des Lichtbogens in einer einfachen Löschkammer; in

Fig. 2 und 3 ist das Prinzip einer Löschkammer dargestellt, bei welcher der druckerzeugende Lichtbogen für den Löschvorgang wieder in Teillichtbögen aufgeteilt wird.

In Fig. 1 sind an der Löschkammer 1 die Austrittsöffnungen 2, 3 mit den Hohlkontakten 4, 5 angeordnet, die zur Ausströmung des Drucklöschmittels aus der Löschkammer 1 und zum löschen des Lichtbogens dienen. Die Kontakte 4, 5 sind außerhalb der Löschkammer 1 an die dort vorgesehenen Kontakte 6, 7 angeschlossen, die die Gegenkontakte für die Stiftkontakte 8, 9 sind und welche mit den Anschlußkontakten 10, 11 in Verbindung stehen.

Mittels der äußeren Kontakte 6, 8 und 7, 9 wird die Spannung an der Löschkammer 1 nach dem Löschvorgang weggenommen. Gleichzeitig können diese Kontakte auch für die Unterbrechung kleiner Ströme Verwendung finden.

Die Kontakte 4, 5 werden durch den beweglichen Kontakt 12 bedient, die die Hauptkontakte darstellen und mit welchem das Isolierstück 13 mechanisch fest verbunden ist. Auf dem Isolierstück 13 sind die Lichtbogenkontakte 14, 15 und 16 angeordnet. Die Oberfläche des Isolierträgers 13 kann aus einem elektrischen Halbleitermaterial 17 bestehen, um den Überschlag des Lichtbogens an den Kontakten 14, 15 und 16 zu begünstigen.

Auf die Kontakte 14, 15 und 16 liegen unter dem Druck der Federn 18 die Kontaktplatten 19, 20 auf. Die Kontaktplatten 19, 20 besitzen die erhöhten Lichtbogenfußpunktkontakte 21, 22. Die isoliert befestigten Kontaktplatten 19,20 gleiten in der Führung 23, die die Bewegung der Kontaktplatten begrenzt. Die beschriebene Kontaktanordnung dient zur Bildung des Lichtbogens.

Der bewegliche Kontakt 12 mit der Anordnung zur Lichtbogenbildung erhält durch einen mechanischen Antrieb 24, mit welchem auch die äußeren Trennkontakte 8, 9 mechanisch verbunden sind, seine Bewegung.

Die beschriebene Einrichtung wirkt wie folgt: Bei der Ausschaltbewegung wird durch den Antrieb 24 der bewegliche Kontakt 12 mit der Anordnung zur Lichtbogenbildung in der Löschkammer 1 nach unten bewegt. Ehe der bewegliche Hauptkontakt 12 seine Gegenkontakte 4, 5 verläßt, gleiten die Kontakte 14, 15 auf den oberen Teil der festen Kontakte 4, 5, und die Stromübertragung wird mit durch die Kontakte 14, 19, 16, 20 und 15 übernommen, so daß der Hauptkontakt 12 ohne Lichtbogenbildung die Gegenkontakte 4, 5 verläßt.

Durch den Druck der Federn 18 folgen während des weiteren Ausschaltvorganges die Kontaktplatten 19, 20 bei gleichbleibender Stromübertragung bis zum Anschlag 23, um dann stehenzubleiben, so daß nunmehr die Kontakte 14, 19, 16, 20 und 15 getrennt werden und sich vier Lichtbogen bilden. Diese vier Lichtbogen werden bei der Weiterbewegung gezwungen, auf die erhöhten Lichtbogenfußpunktkontakte 21, 22 zu wandern, um sich dann durch den Überschlag zwischen den Stiftkontakten 14, 16 und 15 zu einem Lichtbogen zu vereinen, der, bestimmt durch den Abstand der Kontakte voneinander, mit einer bestimmten Länge brennt.

Die eventuell vorgesehene mit einem Halbleiter 17 versehene Oberfläche des Isolierträgers 13 unterstützt das leichte Springen bzw. Überschlagen der vier Lichtbogen auf die Kontakte 14, 16 und 15 zur Vereinigung zu einem lang brennenden Lichtbogen,

Durch eine gewählte schnelle Ausschaltbewegung erfolgt dieser Vorgang innerhalb einer halben Stromhalbperiode, und somit wird durch den mit großer Länge in der Löschkammer brennenden Lichtbogen ein äußerst schneller und großer Druckanstieg erzeugt, der vor Beginn des Löschvorganges zur Verfügung steht.

Bei der Weiterbewegung gelangt der zwischen den Kontakten 14, 16 und 15 brennende Lichtbogen vor die Austrittsöffnungen 2, 3 und springt auf die Kontakte 4, 5, wo er dann noch eine gewisse Zeitdauer über die Kontakte 14,16 und 15 brennt, um dann bei der Weiterbewegung nur noch allein zwischen den Kontakten 2 und 3 zu brennen.

Der zwischen den Kontakten 2 und 3 brennende Lichtbogen befindet sich mit seinen Fußpunkten in dem durch die Austrittsöffnungen 2, 3 ausströmenden Drucklösdhmittel, und die Löschung des Lichtbogens erfolgt durch die zwei sehr starken Drucklöschmittelströmungen, die durch den lang brennenden Lichtbogen erzeugt worden sind.

Nach dem Löschvorgang wird durch die Kontakte 8, 9 die zwischen den Kontakten 4 und 5 stehende Spannung weggenommen.

In den Fig. 2 bzw. 3 sind in der Löschkammer 30 die festen Kontakte 31, 32 mit den Anschlußbolzen 33, 34 angeordnet, die mit den Hohlkontakten 35, 36 elektrisch verbunden sind. Das Schaltmesser 37 mit den festen Kontakten 31, 32 stellt den Hauptkontakt zur Stromübertragung dar. Auf das Schaltmesser 37 ist ein Isolationsträger 38 befestigt, auf welchem die Lichtbogenkontakte 39, 40 und 41 vorgesehen sind, die als Lichtbogenfußpunktkontakte ausgebildet sind. Auch hier kann die Oberfläche des Isolierträgers 38 als Halbleiter 42 ausgebildet sein, um den Lichtbogenüberschlag zwischen den Kontakten 39, 40 und 41 zu begünstigen, wobei man noch Hilfskontakte 58, 59 anordnen kann.

Die Kontakte 39, 40 auf dem Isolierträger 38 haben als Gegenkontakte die Kontaktplatten 46, 47, die auf der isolierten Platte 48 befestigt sind und unter dem Druck der Federn 49 stehen.

Die Kontaktplatten 46, 47 sind wellenförmig ausgebildet, und die erhöhten Kontaktpunkte 50, 51 dienen zur Führung der Lichtbogen. Die Bewegung der Kontaktplattenanordnung wird durch einen Anschlag 52 begrenzt.

In der Löschkammer 30 sind vor den Hohlkontakten 35, 36, die als Ausströmöffnungen für das in der Löschkammer vorrätige Drucklöschmittel dienen, die Löschkontakte 53, 54 angeordnet. Dieselben sind in die Löschkammer hin verlängert und dienen als Überbrückungskontakte 55 und 56.

Durch diese Kontaktanordnung vor den Austrittsöffnungen werden die offenen Kontaktstellen 35, 53; 55, 56; 54, 36 geschaffen.

Die punktiert gezeichnete Kontaktanordnung stellt die Endstellung der Ausschaltbewegung dar.

Die Bewegung der Kontakte erfolgt durch den Antrieb 57.

Die Einrichtung wirkt wie folgt: Beim Öffnen des Schalters wird durch den Antrieb 57 die beschriebene Kontaktanordnung in Bewegung gesetzt, und die

durch das Schaltmesser 37 mit seinen Gegenkontakten 31, 32 gebildeten Hauptkontakte werden getrennt.

Vor der Trennung der Hauptkontakte sind die Lichtbogenkontakte 39, 40 auf die verlängerten Teile der Hohlkontakte 35, 36 geglitten, wobei die Druckkontaktplatten 46, 47 durch den auf sie wirkenden Federdruck gefolgt sind, so daß der Strom jetzt mit über die Lichtbogenkontakte 39, 46, 41; 47 und 40 parallel zu den Hauptkontakten fließt.

Die Hauptkontakte werden ohne Lichtbogenbildung getrennt.

Bei der Weiterbewegung werden die Kontakte 46, 47 durch den Anschlag 52 angehalten, und es beginnt die Lichtbogenbildung.

Zwischen den Kontakten 39, 46; 46, 41; 41, 47 und 47, 40 brennen Lichtbogen. Diese vier Lichtbogen werden bei der Weiterbewegung der Gesamtkontaktanordnung durch die wellenförmigen, erhöhten Kontakte 50, 51 zusammengeführt und zum Überschlag auf die Lichtbogenkontakte 39, 41 und 40 gezwungen.

Es brennt jetzt zwischen diesen Kontakten ein Lichtbogen, dessen Länge durch den Abstand der Lichtbogenkontakte voneinander bestimmt ist.

Durch eine entsprechend schnelle Antriebsbewegung spielt sich dieser Vorgang innerhalb einer halben Stromhalbperiode ab. Der Lichtbogen ist also sofort nach dem Öffnen der Kontakte auf seine größte, ihm von vornherein bestimmte Länge gesprungen.

Dieser lange Lichtbogen erzeugt in der Löschkammer 30 einen sehr schnellen und großen Druckanstieg.

Bei der Weiterbewegung wird dieser lange Lichtbogen an die an den Austrittsstellen angeordneten Lösch- und Überbrückungskontakte 53, 55, 56 und 54 geführt.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, nähern sich die Überspringkontakte 43, 44 und 45 den durch die Lösch- und Überbrückungskontakte gebildeten offenen Unterbrechungsstellen 35, 53; 55, 56 und 36, 54 und führen einen Überschlag des Lichtbogens auf diese Kontaktstellen herbei, so daß der an den Lichtbogenkontakten 39, 41 und 40 brennende lange Lichtbogen nunmehr durch die Lösch- und Überbrükkungskontakte in drei Teillichtbögen aufgeteilt ist.

Während der an den in der Löschkammer 30 befindlichen Kontakten 55, 56 brennende Lichtbogen zur weiteren Aufrechterhaltung der Drucksteigerung dient, sind die an den Kontakten 35, 53 und 36, 54 mit konstanter kleiner Länge brennenden Lichtbogen die Löschlichtbögen, die dem ausströmenden Drucklöschmittel in der wirkungsvollsten Weise ausgesetzt sind.

Die bewegliche Kontaktanordnung wird von den Lösch- und Überbrückungskontakten weggezogen und hat keine Beteiligung mehr an dem Löschvorgang.

Das durch den lang brennenden Lichtbogen erzeugte Drucklöschmittel, welches noch eine zusatzliehe Drucksteigerung durch den an den Überbrückungskontakten brennenden Lichtbogen erhält, dient zur wirkungsvollen Beblasung der in den Austrittsöffnungen brennenden Lichtbogen, so daß diese erlöschen.

Durch die Erzeugung des lang brennenden Lichtbogens und die damit verbundene schnelle Drucksteigerung ist es möglich, den Lichtbogen mit Sicherheit innerhalb von einer bis höchstens zwei Stromhalbperioden zu löschen.

Zur besseren Ausnutzung und Steuerung des Löschmittels kann man die Ausströmöffnungen in bekannter Weise mit Ventilen versehen, welche den Austritt des Löschmittels regulieren.

Mit der Antriebsbewegung kann man die Austrittsöffnungen auch mechanisch verschließen und öffnen, um damit die öffnungen erst freizugeben, wenn der Lichtbogen an der Löschstelle brennt.

Als Löschmittel kann Luft, Gas in jeder Form oder eine Flüssigkeit Verwendung finden.

Die Erzeugung des schnellen Druckanstieges durch den lang brennenden Lichtbogen kann man durch die Anordnung von einer entsprechend großen Anzahl von Lichtbogen- und Gegenkontakten beliebig bestimmen.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrischer Schalter mit Lichtbogenlöschung durch ein vom Unterbrechungslichtbogen selbst in einer geschlossenen Löschkammer erzeugtes Druckmittel, mit einer stromlos öffnenden Hauptkontaktstelle und Nebenkontaktstellen, an denen die Unterbrechungslichtbögen entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenkontaktstellen innerhalb der Schaltkammer derart angeordnet sind, daß während der Ausschältbewegung die einzelnen Unterbrechungslichtbögen in einen einzigen Lichtbogen übergeführt werden und vor den beiden Ausströmöffnungen je eine an der Stromführung nicht beteiligte Löschelektrode derart angeordnet ist, daß durch die Ausschaltbewegung der gemeinsame Unterbrechungslichtbogen auf die Löschelektrode übergeführt und gelöscht wird.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Nebenkontakt aus drei oder mehreren Kontaktstiften besteht und die festen Nebenkontakte derart unter Federdruck stehen, daß sie während der Ausschaltbewegung den beweglichen Kontaktstiften bis zu einem Anschlag nachfolgen.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger der beweglichen Nebenkontakte an seiner Oberfläche aus einem elektrischen Halbleiter besteht.

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Nebenkontakte mit dem beweglichen Hauptkontakt derart verbunden sind, daß sie gemeinsam mit ihm bewegt werden.

5. Elektrischer Schalter nach Ansprach 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung durch ein Ventil zur Steuerung des Drucklöschmittels abgeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 553 832, 555494, 830, 563 482, 601563, 633 977, 642 365, 955, 685 244, 697 130, 714 592.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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